đề cơng sơ bộ bàI tập lớn
môn: trang bị điện_điện tử máy gia công kim loại
Đề tài : Mô phỏng truyền động chính của máy bào giờng hệ T- Đ
Lời mở đầu
Chơng1. Tổng quan về máy bào giờng
1.1. Đặc điểm công nghệ của máy bào giờng
1.2. Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện và trang bị điện máy
bào giờng
Chơng2. Các phơng trình cơ bản động cơ điện một chiều của hệ
truyền động T- Đ
2.1. Phơng trình cân bằng điện áp
2.2. Phơng trình mômen của động cơ
Chơng3. Tổng hợp mạch vòng tốc độ truyền động chính máy bào
giờng T-Đ
3.1. Tổng hợp bộ điều khiển của mạch vòng dòng điện R
i
3.2. Tổng hợp bộ điều khiển mạch vòng tốc độ R

Chơng4. Mô phỏng Matlab truyền động chính của máy bào giờng
hệ T- Đ
4.1. Lựa chọn tham số cho động cơ
4.2.Tính chọn bộ điều khiển dòng điện và tốc độ
4.3. Viết chơng trình tạo tín hiệu tốc độ đặt cho máy bào giờng hệT-Đ
4.4. Sơ đồ mô phỏng mạch vòng tốc độ động cơ truyền động chính
4.5. Các đặc tính ra của máy sau khi mô phỏng
Tài liệu tham khảo
Lời nói đầu
1
Sự bùng nổ tiến bộ kĩ thuật trong lĩnh vực điện _ điện tử _ tin học trong
những năm gần đây đã dẫn tới những sự thay đổi sâu sắc cả về mặt lí thuyết và
thực tế của lĩnh vực truyền động điện tự động. Trớc hết phải kể đến là sự ra đời

Có chiều dài bàn L
b
= 4ữ 5 (m)
Có lực kéo F
k
= 50 ữ70 (kN)
+ Máy cỡ nặng :
Có chiều dài bàn L
b
> 5 (m)
Có lực kéo F
k
> 70 (kN)

Hình 1-1: Dạng bên ngoài của máy bào giờng.
Trong đó : 1: chi tiết gia công
2: bàn máy
3: dao cắt
4: bàn dao đứng
5: xà ngang cố định
3
Chi tiết gia công đợc kẹp chặt trên bàn máy và có thể chuyển động tịnh
tiến qua lại. Dao cắt đợc kẹp chặt trên bàn dao đứng, bàn dao này đợc đặt trên xà
ngang cố định khi gia công.
Trong quá trình làm việc bàn máy di chuyển qua lại theo các chu kì lặp
lại, mỗi chu kì gồm hai hành trình thuạn và ngợc.
- Hành trình thuận thực hiện gia công chi tiết gọi là hành trình cắt gọt
- Hành trình ngợc bàn máy chạy về vị trí ban đầu, không cắt gọt gọi là
hành trình không tải.
Cứ sau khi kết thúc hành trình ngợc bàn dao lại di chuyển theo chiều

. Khoảng thời gian t
5
bàn máy chuyển động với tốc độ ổn định là V
gh

và lúc đó tiến hành gia công chi tiết. Khi gần hết quá trình cắt gọt thì bàn máy sơ
bộ giảm tốc độ đến V
0
trong thời gian t
6
. Khi tốc độ giảm về tới V
0
thì dao đợc đ-
a ra khỏi chi tiết ,bàn máy chạy ổn định tại tốc độ V
0
trong khoảng thời gian t
7
,
bàn máy vẫn chạy với tốc độ nh trên trong thời gian t
8
và dao cắt đợc nhấc lên
khỏi chi tiết. Trong khoảng t
9
bàn máy giảm tốc về 0 sau đó đảo chiều và tăng
tốc để thực hiện hành trình ngợc. Khi tốc độ đạt tới V
ng
thì bàn máy chạy ổn định
và nó giữ tốc độ đó trong khoảng thời gian t
10
. Khi gần kết thúc hành trình ngợc

V
ng.max
tốc độ lớn nhất của bàn máy ở hành trình ngợc, và thờng
V
ng.max
= 75ữ 120 m/phút
V
th.min
tốc độ nhở nhất của bàn máy trong hành trình thuận, và
thờng V
th.min
= 4ữ6 m/phút
Nh vậy D = (12,5 ữ 30) / 1.
Thông thờng, hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ điện một chiều
đợc cấp nguồn từ bộ biến đổi (BBĐ). Theo yêu cầu của phụ tải tốc độ đợc điều
chỉnh theo hai vùng:
5
-Thay đổi điện áp phần ứng trong phạm vi (5ữ6)/1 với mômen trên trục
động cơ là hằng số ứng với tốc độ bàn thay đổi từ V
min
= (4ữ6) m/ph đến
V
gh
=(20ữ25) m/ph, khi đó lực kéo không đổi
-Giảm từ thông động cơ trong phạm vi ( 4ữ 5 )/1, khi thay đổi tốc độ từ
V
gh
đến V
max
=(75 ữ 120)m/ph, khi đó công suất kéo gần nh không đổi.


E
dt
di
LIRU
uuu
++=

Trong đó:
U
- điện áp phần ứng
u
R
- điện trở mạch phần ứng
u
I
- dòng điện mạch phần ứng
u
L
- điện cảm mạch phần ứng
E
- sức điện động phần ứng




.
.2

a

/1).(
.
+

=
++=

u
u
Tp
R
EU
.1
/1
)(
+
=
(2)
2.2. Phơng trình mômen của động cơ
-Phơng trình mômen điện từ
udt
IKM .

=
(3)
-Phơng trình động học
dt
d
JMM
c

Chơng3. Tổng hợp mạch vòng tốc độ truyền động chính máy bào
giờng F-Đ
u
u
pT
R
+
1
/1

.K
Jp
1

.K
d
U
M
c
M


E

8
3.1. Tổng hợp bộ điều khiển của mạch vòng dòng điện R
i
- Khi tổng hợp bộ điều khiển của mạch vòng dòng điện ta tính tới ảnh h-
ởng của sức điện động E. Ta có sơ đồ của mạch vòng dòng điện cho động cơ
điện một chiều

Với
i
K
- hệ số khuếch đại của cảm biến dòng

i
T
- hằng số thời gian của cảm biến dòng

- Sơ đồ thu gọn
i
R
).1)(.1( pTpT
K
vdk
cl
++
pT
R
u
u
.1
/1
+
pTi
K
i
.1
+
id

uivdk
uicl
i
++++
=
Do
ivdk
TTT ;;
là các hằng số thời gian rất nhỏ nên ta đặt
ivdksi
TTTT ++=
Nên ta có:
)1)(1(
/1
0
pTpT
RKK
S
usi
uicl
i
++
=
Hàm truyền kín của hệ thống
ii
ii
SR
SR
F
0

FS ;
0
vào ta có
).1(.2
)1)(1.(
ppKK
TpTR
R
icl
usiu
i

+
++
=
- Chọn
si
T=

pTKK
pTR
R
siicl
uu
i
.2
)1.( +
=
Nh vậy bộ điều khiển dòng ta chọn là bộ PI : bộ tỉ lệ tích phân
Hàm truyền của hệ kín:


2
)(
.

K
JR
T
u
c
=
: hằng số thời gian cơ học

pT
K


+1
: hàm truyền của máy phát tốc
- Kết quả khi tổng hợp bộ điều khiển dòng điện theo tiêu chuẩn môdul tối u ta có
hàm truyền :
22
221
1
pTpT
F
si
si
++
=


là các hằng số thời gian nhỏ nên ta đặt

TTT
sis
+= 2
Nên :
)1(
/1.
0
pTpTK
KRK
S
sc
iu




+
=

R
pT
K


+
1
d

)().(1
)().(
)(
0
0
pSpR
pSpR
pF


+
=
- Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ theo tiêu chuẩn môdul tối u

)()( pFpF
MC
=
Và
22
2.21
1
)(
pp
pF
MC

++
=

]1)[(

Bộ điều chỉnh tốc độ là khâu tỉ lệ P

)( pR

)(
0
pS

d
U



U

12

Chơng4. Mô phỏng Matlab truyền động chính của máy bào giờng
4.1. Lựa chọn tham số cho động cơ truyền động chính máy bào giờng
Các thông số:
-Công suất định mức : P
đm
= 15 (KW)
-Điện áp định mức phần ứng: U
đm
= 220(V)
-Tốc độ quay định mức : n
đm
= 1500(v/ph)
-Điện cảm phần ứng :L

n
=

)/(157
55,9
1500
srad==
- Mômen
dm
dm
dm
P
M

=
)(5,95
157
15000
Nm==
- Dòng điện
dm
dm
dm
U
P
I =
)(2,68
220
15000
A==

u
==
- Hằng số cơ học của động cơ:

)(2,0
)4,1(
16,0.45,2
)(
2
2
s
K
JR
T
u
c
==
=

Chọn
)(10 VU
d
=

- Hệ số khuếch đại của bộ chỉnh lu
22==
d
dm
cl
U

=++=
- Tính :
)(012,02 sTTT
sis
=+=

Vậy hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện
pTKK
pTR
R
siicl
uu
i
.2
)1.( +
=
14

)
.25,1
1
1.(7,5
.005,0.22.102,0.2
).25.,11.(16,0
p
p
p
R
i
+=

if F>0
y(k+1)=y(k);
t(k+1)=t(k)+dt;
else
y(k+1)=y(k)+dy;
t(k+1)=t(k);
end
k=k+1;
end
while (t(k)<1.5)
y(k+1)=y(k);
t(k+1)=t(k)+dt;
k=k+1;
end
15
while (t(k)<2|y(k)<3)
F=0.5*(y(k)-1)-2*(t(k)-1.5);
if F>0
y(k+1)=y(k);
t(k+1)=t(k)+dt;
else
y(k+1)=y(k)+dy;
t(k+1)=t(k);
end
k=k+1;
end
while (t(k)<3.5)
y(k+1)=y(k);
t(k+1)=t(k)+dt;
k=k+1;

y(k+1)=y(k);
t(k+1)=t(k)+dt;
k=k+1;
end
while (t(k)<7.5|y(k)<-1)
F=0.5*(y(k)+5)-4*(t(k)-7);
if F>0
y(k+1)=y(k);
t(k+1)=t(k)+dt;
else
y(k+1)=y(k)+dt;
17
t(k+1)=t(k);
end
k=k+1;
end
while (t(k)<8.5)
y(k+1)=y(k);
t(k+1)=t(k)+dt;
k=k+1;
end
while (t(k)<9|y(k)<0)
F=0.5*(y(k)+1)-(t(k)-8.5);
if F>0
y(k+1)=y(k);
t(k+1)=t(k)+dt;
else
y(k+1)=y(k)+dy;
t(k+1)=t(k);
end

Điều chỉnh tự động truyền động điện
22